賀麗，慕江波(延長油田股份有限公司化驗中心，陜西 延安 716005)

0 引言

根據(jù)國內(nèi)油田存在的一些問題，如儲油井深度低于高滲透鉆井深度、壓裂后儲油效果差、壓裂液不能有效吸收和徹底排除等，在采油過程中，這些潛在的問題可能導致油層受到嚴重污染，進而對該地區(qū)油田的工業(yè)生產(chǎn)能力造成不利影響。因此，油田迫切需要一種新型的壓裂技術，以減少對油氣層的傷害并解決低孔高滲實際狀況。

1 壓裂工藝簡述

水力壓裂技術是應用水力效應，使裂縫形成的一項措施，壓裂工藝如圖1所示。該技術是利用壓裂車將高壓、高粘度的液體大排量擠入儲層。當多條裂縫被壓出時，加入支撐劑，如石英砂，對裂縫進行填充，以實現(xiàn)注水量或出油量的增多，進一步提升儲層的滲透率[1]。國內(nèi)很多油田針對部分埋藏深、滲透率低、孔隙度較差的特點，開展了壓裂作業(yè)，并獲得了良好的實際應用效果。隨即又研制成功了水基改性壓裂液，大大降低了水基壓裂液與壓力泵之間的摩阻。

圖1 壓裂工藝圖示

雖然水泵在壓裂構件施工中的效率得到了進一步提高，但其施工配套技術還不成熟，壓裂構件施工的技術成功率相對較低。隨著先進的大型壓裂裝置及其生產(chǎn)設備的引進，壓裂裝置技術也逐步完善，由于各種壓裂裝置技術的不斷創(chuàng)新，大型低滲油田的原油總產(chǎn)量大大提高。

2 壓裂施工技術

2.1 避射處理技術

該檢測技術最初在我國渤南油田被廣泛應用[2]。通過對多口地下油井層間溫度裂縫曲線、井溫裂縫放射性曲線檢測、井溫裂縫曲線等技術特征數(shù)據(jù)的綜合分析可見，在發(fā)現(xiàn)地下油井夾層的過程中，井溫裂縫的變化比較顯著，然而造縫卻沒有做到最佳。根據(jù)超聲波斷層探測對油井斷層資料的采集和分析結果，層間裂縫中的泥巖土和油藏地質(zhì)相對較弱，而埋藏在油藏裂縫中的泥巖土和油藏地質(zhì)相對堅硬，因此，不僅會導致埋在層間裂隙中的泥巖形成明顯的裂隙，而且由于埋在層間裂隙中的泥巖土和地質(zhì)泥巖裂隙厚度較小，無法有效防止層間裂隙上下方向的裂隙擴展，使層間裂紋的厚度波動更為嚴重。為此，人們專門采用了一種層間壓裂外力保護技術，即不需要強行將地下油層的上、下兩部分避開十幾米的射程，以防止地下層間被外力壓裂破裂。

在選擇技術時，首先要特別注意以下兩個主要應用方面：在地下泥質(zhì)儲層巖性硬化強度較大的特殊條件下，泥巖夾層厚度間距較小，巖性強度相對不足，可充分利用地下泥巖儲層頂?shù)追蛛x技術。如果鋼筋混凝土泥巖頂層厚度較小，則不能有效地限制正韻律地下采動庫土第一次壓裂基礎施工中上下裂縫厚度的波動。

2.2 前置液處理技術

預壓裂液處理技術主要是在預壓裂液正式注入前，采用常規(guī)鹽酸注入，以消除井筒和近井筒內(nèi)泥漿以及其他污染物的淤塞，減少地層承受壓力與早期裂縫高度[3]。在施工時，需向井內(nèi)倒入10～15 m3的HCl溶液，其可以使得壓裂壓力減少至30 MPa以下，有效保障了油田作業(yè)安全。對于一些井筒裂縫大、壓力高的采油井，可考慮運用這種預酸處理方法對井筒進行油水事先處理。前置液的具體分類如圖2所示。酸性混合物在正式油井壓裂方法實施前可用于擠注或重新注入生產(chǎn)井筒，從而降低油井的壓裂總壓力。在工程后期，也可實現(xiàn)良好的油井通道的油水滲漏處理效果，并降低油田鉆井作業(yè)的破裂壓力。

圖2 前置液的分類

2.3 限流壓裂處理技術

該項目技術不僅可以實現(xiàn)對不同地下層液體流動通道數(shù)的直接影響和自動調(diào)節(jié)，而且可以直接在不同地下層之間形成相對不同的地下孔摩阻壓差，利用最大排量泵用于徑向注入壓裂液[4]。早期壓裂留下的下部地層將來可以直接進入，得到更多的壓裂液。在某些情況下，還會直接進入，形成較大的井下摩阻，使進入地下儲液區(qū)不能再進入，從而得到更多的水或壓裂液，使更多的壓裂液儲存在其他較低的地層中進行排液，使多個地下儲液區(qū)一次直接壓裂。

2.4 整體壓裂改造技術

這種長期采用單井或單井復合壓裂生產(chǎn)工藝無法產(chǎn)生良好規(guī)模壓裂生產(chǎn)效益。隨著我國地表壓力應力裂縫監(jiān)測技術和裂縫壓縮監(jiān)測技術的不斷完善，對產(chǎn)油產(chǎn)水區(qū)塊及其整體相關地質(zhì)地貌結構特征及其整體相關地質(zhì)參數(shù)的分析和認識越來越深入，小規(guī)模壓力監(jiān)測單元的成功研制，使裂縫壓裂技術不斷完善，從而提升低密度高滲透大型油田采水區(qū)塊施工成果。

3 壓裂液的研究

3.1 普通田菁壓裂液的選用

這種新型含砂壓裂液已在國內(nèi)許多大型油田大量應用，并在相對低的工作溫度下使用顯現(xiàn)出良好的耐磨黏度，能夠使得摩擦阻力變小[5]，運行成本較低，還能開展當?shù)噩F(xiàn)場設備進行制砂。壓裂液與淺層硼砂油井直接自動交聯(lián)后，對工作溫度的自動控制能力相對較弱，只可在一些工作溫度較低或低于80 ℃的淺層硼砂油井條件下使用。 然而，用有機氧化鋯金屬溶液直接加熱交聯(lián)，可直接使其耐150 ℃， 可廣泛應用于大型深井地下壓裂工程。然而，這類壓裂液增加了對地下儲料層和腐蝕破壞。

3.2 羥丙基田菁壓裂液的選用

普通油氣田菁壓裂液儲存在土壤儲層中，土壤中特殊雜質(zhì)殘留的水基物質(zhì)量較大，對地下水和油氣田儲集區(qū)及儲層的環(huán)境危害較為嚴重。通過對田菁壓裂液性能的改進，可以研制出一種新型水基田菁壓裂液，它能在一定的環(huán)境條件下，將普通田菁壓裂液中的半乳菁甘露聚糖與聚羥丙基田菁形成的多元醇和甲醚化合物反應，制備了一種新型聚羥丙基田菁壓裂液。因此，壓裂液中使用的有機交聯(lián)劑的主要成分是有機硅、二氧化鈦和有機硼砂，它能承受146 ℃的高溫，同時具備良好的硼砂承載能力和較低的摩擦阻力。

3.3 羥丙基胍膠壓裂液

目前，壓裂材料施工中最常用的壓裂方法之一是以羥丙基脲瓜爾膠原粉為原料制備壓裂液。胍膠片和原粉需要進口，通過國內(nèi)先進的原料加工技術設備和生產(chǎn)工藝對原料進行加工、改性和破碎，胍膠渣占原料總含量的比例減少至2%。處理后的羥丙基瓜爾膠生粉粘度與國外瓜爾膠生粉相近。通過對該交聯(lián)劑復配物的不斷研究和深入研究，成功研制出一種有機羥丙基復配瓜爾膠塑料壓裂液，廣泛應用于不同工作環(huán)境和不同溫度地區(qū)。它能與有機硅、硼等復合材料實現(xiàn)雙元素交聯(lián)，能有效提高塑料的耐高溫和不降解耐腐蝕性能，具有松散塑料排水帶良好的攜砂排水性能，而且經(jīng)過破碎、涂膠后的固體廢水較為完整，可同時達到較高的廢水回收率，不會對地下水和油氣原料儲存區(qū)的儲層結構造成太大的破壞。

3.4 油基型壓裂液的選用

油基型壓裂液在地下油氣藏保護體系中起著重要作用，十分適合于水敏性地下油氣藏和低壓油氣藏的壓裂工作。國內(nèi)外曾多次開展壓裂試驗，并使得壓裂達到增產(chǎn)目的。

3.5 壓裂液添加劑的選用

由于每種壓裂液的合成和理化性質(zhì)不同，需要添加一些添加劑。例如，常用的交聯(lián)劑主要是有機硼、硼砂和無機二氧化鈦。殺菌劑多為甲醛，降濾失劑為液氮或柴油，化學藥劑為硫酸銨，充分利用氯化鉀代替泥漿等化學物質(zhì)，用濃度約為2%的石灰鈉除去后運到井內(nèi)。應選用何種外加劑，這是由于地下儲層的要求和工藝條件所造成的，嚴重影響了壓裂澆筑的施工效果。

4 結語

總之，針對多項斷裂壓后逆向壓液排水開采工藝等而成所具有的技術經(jīng)濟性、安全性等技術優(yōu)勢問題進行了深入而有系統(tǒng)的技術研究和應用分析。通過結合我國油田之中的一些關鍵問題特點進行具體實施對策分析，形成了有效改善油田低孔、高滲和低壓的關鍵問題，有效解決油田環(huán)境污染的主要實施對策，油田勘探加工井段的廢氣壓裂技術工藝設備加快技術生產(chǎn)則使得工藝效率有所提升，事故率的發(fā)生率約平均為0，工藝成功的生產(chǎn)比重甚至可以直接達到滿點，從而為油田施工工程帶來了十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。